شبیه سازی دینامیک مولکولی تشکیل قطره

در طی سالیان اخیر مطالعه خواص مواد در ابعاد مولکولی بسیار مورد توجه محققان قرار گرفته است. یکی از مهمترین مطالب مورد بررسی در این تحقیقات پدیده های سطحی مواد می باشد. به دلیل دشواری های روش های آزمایشگاهی در ابعاد نانو، مطالعات عددی در طول سالیان اخیر توجه بسیاری از دانشمندان را به خود جلب کرده است. در رساله حاضر با انجام چند سری شبیه سازی دینامیک مولکولی فرایند تشکیل قطره به طور کامل مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این تحقیق بررسی پدیده های سطحی مایع-گاز در سطح قطره می باشد. شبیه سازی ها به دو گروه اصلی تقسیم می شوند. در سری اول، تعداد ذرات متغییر می باشد که در نتیجه این تغییر قطراتی با شعاع های متفاوت بدست می آیند. در سری دوم شبیه سازی تعداد ذرات ثابت بوده و دمای سیستم متغییر می باشد. یکی از مهمترین نتایج بدست آمده نمودار تغییرات کشش سطحی نسبت به شعاع قطره می-باشد. کشش سطحی از دو روش متفاوت بدست آمده است. در روش اول مقدار کشش سطحی پس از محاسبه تانسورهای فشار نرمال و مماسی به طور مستقیم از روش دینامیک مولکولی محاسبه شده است. علاوه بر این مقدار فشار مایع و گاز با استفاده از معادله فشار ویریال به طور جداگانه محاسبه شده است و کشش سطحی با استفاده از معادله یانگ-لاپلاس بدست آمده است. نتایج بدست آمده از هر دو روش با دقت قابل قبولی منطبق می باشند. این نتایج نشان می دهد که معادله یانگ-لاپلاس در ابعاد مولکولی دارای اعتبار می باشد با این تفاوت که مقدار کشش سطحی در این ابعاد با کاهش شعاع به شدت کاهش می یابد.